Расходомеры выпускаются с муфтовыми, фланцевыми и хомутовыми соединениями. По специальному заказу возможно изготовление расходомеров с нестандартными соединениями для требуемой номинальной ширины и давления.
Ротаметр. Определяем текущий расход воды и газа
Роторно-поршневой счетчик — устройство для быстрого измерения расхода газа или жидкости. В отличие от расходомеров, используемых для подобных применений, он показывает расход, а не общий расход используемой среды, что важно для поддержания производительности и эффективности устройств, работающих с этой средой.
Классификация и принцип работы ротаметров
Рассматриваемые среды различаются по следующим параметрам:
- По плотности измеряемой среды. Существуют ротаметры для газов, пара и жидкостей.
- По принципу пересчёта показателей первичного индикатора в единицы расхода. Выпускаются ротаметры с электромагнитной, механической, ультразвуковой, тепловой и лазерной системами пересчёта.
- По материалу корпуса – стеклянные, пластиковые и стальные, причём первые используются преимущественно для лабораторных исследований.
- По наличию или отсутствию блока, который усиливает первичный сигнал.
Принцип работы одинаков для всех расходомеров. В конической трубе, идущей вертикально вверх, находится поплавок, который служит основным индикатором скорости потока среды. Поток жидкости или газа проходит через трубку снизу, поднимая поплавок на определенную высоту в зависимости от давления. Когда сила этого давления уравновешивается силой тяжести, поплавок останавливается. Положение поплавка является показателем расхода среды.
Приборы оснащены шкалой, которая калибруется на заводе в соответствии с плотностью среды для ее количественного определения. Поэтому не существует универсальных расходомеров; более того, для каждого типа устройств существуют определенные ограничения. Они относятся к пределам температуры окружающей среды, влажности и давления воздуха. Например, водяные расходомеры калибруются по воде, а газовые расходомеры калибруются по воздуху при так называемых нормальных условиях (температура 21ºC, давление 760 мм рт. ст.). Импортные расходомеры обычно калибруются по спецификациям заказчика, поэтому дополнительных калибровок не требуется.
Важной характеристикой любого расходомера является диапазон измерения, который определяется массой поплавка, его формой и соотношением геометрических размеров конической трубы.
Ведущими мировыми производителями ротаметров являются немецкая компания Krohne и голландская компания Bronkhorst BV. Среди отечественных производителей — НПО «Спектр» (производитель ротаметров типа РМ, РМА, РПО и др.) и ГК «ЭМИС», выпускающая линейку мета-ротаметров ЭМИС.
Ротаметры для газов
Эти устройства предписаны для использования в установках газовой сварки или газовой резки, где применяются редукторы для углекислого газа (и аргоновые редукторы для аргона).
Если давление газа превышает 6 МПа, корпус расходомера газа металлический: это обязательно из-за риска утечки. Корпус расходомера газа является электромагнитным:
- поплавок;
- магнит;
- шайба из ферромагнитного материала (для исключения возможных искажений в показаниях);
- стрелочный измеритель;
- указатель-преобразователь.
Способ отображения информации зависит от предполагаемого использования расходомера. Если он является частью автоматической системы, измеренные значения отображаются на цифровом дисплее. Для сварочных процессов достаточно считать расход по шкале, которая может быть прямой, угловой или дугообразной. Весы должны быть закрыты прозрачным пластиком или ударопрочным стеклом.
Выбор материала поплавка зависит от области применения. Например, в приложениях с сильными электромагнитными полями поплавок изготавливается из низкопористой, высокопрочной керамики; в других случаях допустимо использование расходомеров газа с поплавками из нержавеющей стали.
Основными преимуществами расходомеров газа с электромагнитным усилением сигнала являются минимальные потери давления, отсутствие элементов трения, отсутствие инерционности показаний, компактность конструкции и высокая точность измерения расхода газа.
Что такое ротаметр
Ротаметр — это прибор для измерения объемного расхода жидкости или газа с переменным сечением.
На рисунке показано схематическое изображение расходомера.
Поплавок расположен в конической трубке. Жидкость или газ поступает в зазор между трубкой и поплавком.
Чем меньше зазор между поплавком и трубой, тем больше потери и тем больше перепад давления через зазор. Поплавок находится в равновесии, когда вес поплавка уравновешивается давлением, оказываемым на нижнюю часть поплавка.
Составим уравнение для сил, действующих на поплавок:
По мере увеличения расхода воздуха разница в ранее определенном зазоре увеличивается, заставляя поплавок двигаться вверх. По мере движения вверх перепад давления уменьшается, и поплавок останавливается в равновесии, когда сила тяжести снова уравновешивается силой давления.
В конической трубке имеется шкала для измерения скорости потока. Положение поплавка по отношению к шкале указывает на расход жидкости или газа.
Поплавок должен быть сконструирован таким образом, чтобы занимать фиксированное положение в конической трубке при протекании газа (жидкости).
Точность измерения расхода с помощью ротаметра составляет до 1-2 %.
Пружинный ротаметр
Поскольку вес поплавка в расходомере уравновешивается весом поплавка, устройство может быть установлено только вертикально. Если требуется горизонтальная установка, необходимо использовать пружинный расходомер.
Сила давления на пружинный расходомер уравновешивается силой пружины.
По мере увеличения расхода увеличиваются потери, и поплавок перемещается вправо, сжимая пружину, пока не будет достигнуто состояние равновесия.
| Уменьшить расход | Увеличить расход |
Достоинства ротаметров
- Простота конструкции;
- Низкая стоимость;
- Высокая надежность;
- Возможность измерения расхода агрессивных сред.
Недостатки ротаметров
- Необходимость вертикального расположения (за исключением пружинных ротаметров);
- Сложность оцифровки, обработки сигнала;
- Высота подъёма поплавка-индикатора зависит от плотности и, в общем случае, вязкости протекающего вещества;
- Показания ротаметра обычно считываются оператором визуально, что усложняет использование ротаметров в автоматизированных системах (зарубежные фирмы разрабатывают электронные ротаметры, но их стоимость значительно выше).
Ротаметры со стеклянной или пластмассовой колбой
Обычно они используются при низком давлении и низких температурах. Расходомеры со стеклянной колбой также используются для измерения кислотных и щелочных (коррозионных) жидкостей, поскольку стекло устойчиво к этим веществам и не поддается их воздействию. Их основными компонентами являются прозрачная коническая колба из стекла или пластика и поплавок. Чтобы произвести измерение на расходомере, поплавок должен быть виден. Поэтому расходомеры со стеклянными или пластиковыми колбами используются только для измерения относительно прозрачных сред, протекающих по трубопроводу.
Магнитные ротаметры (с металлическим корпусом)
Они успешно применяются в тех случаях, когда невозможно использовать стеклянные или пластиковые колбовые расходомеры. Например, их можно использовать для измерения расхода темных жидкостей, в которых взвешенное состояние не видно, таких как чернильная паста или красители. Ротометры с металлическими корпусами также используются в системах высокого давления и высоких температур, поскольку металл более стабилен, чем стекло или пластик.
Он работает так же, как расходомер со стеклянными или пластиковыми шариками, за исключением того, что расходомер с металлическими шариками имеет специальный механизм для измерения высоты поплавка.
Расходомер для жидкостей, газов и паров — специальное устройство для измерения расхода жидкостей, газов и паров в промышленных установках.
Принцип работы кориолисового расходомера основан на сдвиге фаз и прямом измерении среды, протекающей через трубу в данный момент времени.
Дисковые расходомеры имеют в своей конструкции крыльчатку, ореховый диск или «конический вращающийся» диск.
Крыльчатый расходомер использует круглые лопасти крыльчатки для измерения расхода.
Вихревой расходомер не имеет подшипников и поэтому может измерять расход с твердыми частицами во взвешенном состоянии
